Голландские физики разработали новую методику производства полимеров

Голландские ученые разработали методику производства полимеров из жидкого диоксида углерода под действием ультразвука.

Группа под руководством Мартина Куйперса (Martin Kuijpers) из технологического университета в Эйндховене смогли под действием звуковых волн высокой эффективности получать полиметилметакрилат из смеси диоксида углерода и метил-метакрилатных мономеров, находящихся под большим давлением. Ученые полагают, что новая методика позволит сократить использование токсичных растворителей, которые в настоящее время используются в процессе полимеризации.

Под действием ультразвуковых волн в жидком диоксиде углерода непрерывно образуются пузырьки размером в несколько десятков микрон и схлопываются. Этот процесс, именуемый кавитацией, приводит к образованию локальных зон в жидкости с высокой температурой и давлением, под действием которых молекулы могут переходить в возбужденное состояние, разрывать химические связи, образуя радикалы, и вступать в процесс полимеризации.

Для инициации процесса роста кавитационного пузырька, требуется давление выше определенного предела. Однако при повышении давления на жидкость этот порог растет и препятствует образованию пузырьков. Для борьбы с этим нужен жидкий диоксид углерода, высокое давление паров которого эффективно противодействует гидростатическому давлению, которое необходимо для поддержания вещества в жидком состоянии. В результате порог понижается, и ничто уже не мешает образовываться пузырькам.

При смешении жидкой двуокиси углерода с полимером она действует в качестве "антирастворителя", препятствующего растворению полимера в жидком газе под высоким давлением. В результате полимер осаждается из раствора, и специального растворителя не требуется. Кавитация также позволяет разрушать полимерные цепочки с длиной, большей определенной, что позволяет получать полимеры заданного молекулярного веса. Еще одно достоинство - выключение питания звукового генератора приводит к очень быстрой остановке процесса полимеризации; ни один из существующих способов этого не позволяет.

Источник: по материалам Physics Web.